深厚覆蓋層防滲技術在水利樞紐工程中的應用

□李天野（新疆匯通水利電力工程建設有限公司）

深厚覆蓋層防滲技術在水利樞紐工程中的應用

□李天野（新疆匯通水利電力工程建設有限公司）

深厚覆蓋層存在地質條件復雜、結構松散以及滲漏嚴重情況，而深厚覆蓋層防滲技術可以有效解決滲漏問題，確保構筑物不會因地基出現質量問題。通過技術人員現場實地考察，確定施工設計方案及施工流程方案。文章以新疆下坂地水利樞紐工程為案例對象，分析新疆下坂地水利樞紐工程中深厚覆蓋防滲技術的應用，為今后類似工程提供經驗參考。

地質條件；深厚覆蓋層；水利樞紐；防滲施工

1　工程概況

下坂地水利樞紐工程是經國務院批準的國家及新疆維吾爾自治區內重點水利建設項目。該工程在生態補水及春旱供水之余，承擔著發電功能的大型水利工程。實際中發現壩址所在地有著厚達150 m的砂礫石土覆蓋層，防滲施工難度極大。相關專家研究具體地質資料后分析，提出施工中采用“下幕上墻”的垂直防滲方案，即在上層深80 m厚1 m的塑形混凝土防滲墻下接一個70 m的灌漿帷幕。當下坂地水庫蓄水后發現其各項工作性能良好，達到施工預期目標。

2　深厚覆蓋層防滲技術

2.1垂直防滲技術

就目前技術水平而言，垂直防滲技術在深厚覆蓋層中的應用相對成熟，施工中主要包括灌漿帷幕、混凝土、土工合成材料防滲墻等。這其中混凝土防滲墻的應用又比較廣泛，該防滲墻相比其他技術，具有更多的優勢，比如可靠的滲透穩定性、穩固的墻體槽孔來見以及相對完善的檢驗技術等優勢，因此其在深厚覆蓋層防滲工程中應用比較廣泛。巖基防滲的主要手段與措施就是灌漿帷幕，這也是控制地基滲透的主要措施，以可以處理較深地方的防滲。現如今為了施工質量及效率工程中通常會選擇灌漿帷幕作為主要防滲處理措施，通過形成一道弱透水幕實現深厚覆蓋層防滲施工的目的。

2.2水平防滲技術

水平鋪蓋防滲施工技術指的是：采用弱透水性材料，比如混凝土、復合土工膜以及粘土等材料，利用這些材料在上游分層填筑及碾壓，進而與壩體連接形成一個聯合防滲體。該技術雖然可以有效控制滲漏量并加大滲徑，但卻不能將滲流徹底截斷。水平鋪蓋防滲施工技術通常應用在深厚覆蓋層的如下情況：當垂直防滲技術因為覆蓋層地基過深無法使用、使用效果不理想時、開闊河谷施工中垂直防滲投資過大或工程地基可灌性不理想。相較于垂直防滲技術水平防滲施工技術效果不是太好，防滲治療相對較差，但該技術投資低、施工快、材料易得等特點，在深覆蓋層工程中應用相對廣泛。

2.3聯合防滲技術

當覆蓋層深度超過百米或以上時，在這些超深覆蓋層防滲施工中單一防滲墻施工受到多方面因素的影響，如施工技術、成本以及工期等，而且帷幕灌漿施工中常因上部漏漿增加施工難度，無法形成有效的連續防滲體。而在超深厚覆蓋層上施工為取得預期施工效果，通常會采用水平防滲、垂直防滲以及墻幕結合防滲相互結合的聯合防滲施工方法。墻幕結合防滲方案將灌漿帷幕與防滲墻的有點相互結合起來，當防滲墻嵌入到弱風化層一定深度后方才開始帷幕灌漿施工，最終形成一個聯合防滲體系，同時還將防滲墻的鑿孔難度降到最低，并有效解決帷幕上不過多排數、大投資以及工期較長的不足。與此同時，存在與上部的混凝土防滲墻可以強化壩基防滲關鍵部位的具體防身效果，將基礎防滲的可靠性提高一個層次。

3　深厚覆蓋層防滲技術工程具體應用

3.1深厚覆蓋層防滲技術的形式

由于下坂地工程位于帕米爾高原，自然條件差，工作環境惡劣，若采用水平鋪蓋防滲形式，則其后期運行中將需要大量持續的維修工作量，不利于工程管理，甚至會引起安全隱患。因此綜合考慮防滲效果和運行管理因素，認為采用垂直防滲方案是適宜的。

3.2設計計算

實際中發現壩址所在地有著厚達150 m的砂礫石土覆蓋層，防滲施工難度極大。相關專家研究具體地質資料后分析，提出施工中采用“下幕上墻”的垂直防滲方案，即在上層深80 m厚1 m的塑形混凝土防滲墻下接一個70 m的灌漿帷幕。

3.3深厚覆蓋層防滲施工

防滲墻施工中包括多道施工工序，開挖導向槽槽孔及防滲墻槽孔、澆筑混凝土及導管、導管拔管等施工工序。

防滲墻接頭部位是整體最為薄弱的地方，墻體質量及施工效果受到接頭形式與方法的直接影響，這點在深墻段表現尤為明顯；固壁及槽壁穩定效果中的兩項重要指標是泥漿的粘度與密度。增加泥漿密度可以有效提高泥漿的靜壓力，加大土的消耗量，深槽孔中孔深與泥漿靜壓力成正比關系，也就是槽孔越深靜壓力越大，孔深要比泥漿密度對泥漿靜壓力的影響大；要保證泥漿密度維持在一個合適的數值上，因為泥漿密度過小時會對泥皮的形成及泥漿穩定性造成影響。

帷幕灌漿施工中需要選用合適的灌漿材料，在一些砂礫石土覆蓋層鉆孔施工時，因為土質方面的原因極易出現漏漿、塌孔以及卡埋鉆頭等突發事故，因此在這種工程中選擇的泥漿會具有大密度、高黏度的特點，為保證灌漿質量，還會在其中摻加優質膨潤土。部分特殊地質施工時還需要加入其它一些添加劑，以保證形成良好的護壁效果；使用孔口封閉灌漿法使灌漿技術實現質的改變，由傳統的低壓灌漿發展到高壓灌漿。在施工中傳統的低壓灌漿技術多采用滲透及充填灌漿，而高壓灌漿中則采用極密及劈裂灌漿技術。通過理論計算研究發現，灌漿壓力就是灌漿孔孔壁處土體承受的拉應力，所以使用高壓灌漿時可以將灌漿孔周圍的土體劈裂開來，擴展及延伸原有的空隙，在提高可灌性的同時增加吸漿量。而且通過實踐表明高壓狀況下漿液會出現泌水固結現象，固結體提高強度的同時增強灌漿效果；當深厚覆蓋層帷幕灌漿施工完成后，為了確保施工防滲效果，需要在工地現場進行壓水試驗，判斷相關數據是否滿足標準。

4　具體施工

綜合考慮施工現場地質條件、施工技術水平及經濟性等因素的影響，針對超過150 m的深厚砂礫石覆蓋層，現場采取了“上墻下幕”的垂直防滲方案。上部為80 m深、1 m厚的塑性混凝土防滲墻，防滲墻的下部接3排70 m深的灌漿帷幕。進行防滲墻施工前，需要在沿墻軸線方向上距離2.50 m的上下游各布置一排鉆孔，鉆孔相距2.50 m，同時埋設灌漿管，其長度為70 m；防滲墻施工開始后，預埋一排灌漿管在墻體尼日不，孔距也為2.50 m；防滲墻施工結束后，通過預埋管將泥漿從墻下鉆孔灌入，最終形成封閉的灌漿帷幕。施工中發現深厚覆蓋層地基中存在諸多不利因素的影響，比如大塊漂石以及地段架空等情況。如果施工中采用鉆抓成槽方法，極易造成施工中出現漏漿、塌孔等事故，影響施工的順利進行。所以該工程采取鉆劈成槽的防滲墻施工方法。

具體而言，主孔鉆進施工中采用高性能沖擊鉆設備，接著劈打副孔；在這個工序中需要在相鄰的兩個主孔中放置接渣斗，將劈落的鉆渣接住直接從槽孔中拉出，避免后期還需清理，大大節省工期，提高了施工效率。該工程中防滲墻槽段采用接頭管及鉆鑿的接頭工藝。深部槽段接頭主要采用接頭管法，但在一些小于50 m的槽段則采用鉆鑿法。當完成混凝土澆筑槽孔后，相關人員需要將接頭管及時拔出；為了確保接頭管拔出時間的準確性，需要用現場澆筑的混凝土配置混凝土并觀察其初凝時間。通過觀測發現時間為7-10 h，那就應該在這個時間段開始起拔接頭管。工程中的漿液為水泥粘土漿。為保證質量及方便運輸，粘土來自新疆本地烏恰縣所生產的紅黏土，這種黏土符合施工需求；水泥也是在保證質量的基礎上優先選用當地產品，其為當地所產的早強硅酸鹽水泥，其強度為P.O32.5；新疆下坂地深厚覆蓋層帷幕灌漿施工是在80 m以下的砂礫石土層中進行的，采用了孔口封閉灌漿施工工藝。

施工結束后為確保防滲效果，需要檢測下坂地水利樞紐工程的垂直防滲性能，并對大壩安全狀況進行詳細全面評估，準確掌握大壩實際運行態勢。及時解決影響大壩安全與效益的問題。現場技術人員跟蹤監測砂礫石圖覆蓋壩基的滲流情況。

5　結語

深厚覆蓋層防滲技術操作較為復雜，因此施工中相關技術人員應該認真負責，不免施工中以及完工后出現相關質量問題。在施工過程中，技術人員及操作人員需要及時觀察，對于質量不合格的部分及時返工。技術設計人員在設計階段需要考慮到施工現場的實際情況，根據場地的土層厚度及其他相關數據進行具體分析研究，保證設計方案符合工程的實際情況。文章中在新疆下坂地水利樞紐工程中就成功的運用了深厚覆蓋層防滲技術，在保證質量的同時降低施工成本，為推進當地水利設施發展完善做了極大地貢獻。

［1］張祥；車明杰；樊艷欣；杜鑫；郭蘭春.深厚覆蓋層地基高土石圍堰應力變形分析［J］.電網與清潔能源.2015（12）

［2］依沙克·胡吉.下坂地水庫深厚覆蓋層壩基防滲處理方案優化［J］.陜西水利.2015（03）

［3］哈德爾·阿布都哈力克；楊桂權.新疆下坂地水利樞紐壩基深厚覆蓋層防滲墻施工技術［J］.科技資訊.2008（26）收稿日期：2016-05-11

（責任編輯：劉長垠韋詩佳）

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